[发明专利]一种低硬度20CrMnTi圆钢

说明书

本发明实施例提供一种低硬度20CrMnTi圆钢，圆钢坯料的成分为碳：0.18％～0.22％，硅：0.20％～0.30％，锰：0.85％～1.05％，铬：1.05％～1.25％，钛：0.050％～0.070％，铝：0.020％～0.040％，氧≤0.0020％；圆钢坯料被炼钢炉炼成钢水，钢水经LF精炼及RH真空处理、连铸成连铸坯；连铸坯在炉采用三段式加热，加热后经粗、中、精轧连轧机组轧制成轧后圆钢；轧后圆钢通过穿水器进行控制冷却；轧后圆钢穿水后进入冷床进行自然冷却，圆钢上冷床温度控制在930±30℃，20CrMnTi圆钢规格为Φ30mm‑Φ42mm。

本发明是申请号：2019104225952，申请日：2019年5月21日，发明创造名称：一种低硬度20CrMnTi圆钢的生产方法，的分案申请。

技术领域

本发明属于冶金领域，具体涉及一种低硬度20CrMnTi圆钢。

背景技术

近年来我国汽车、工程机械等行业蓬勃发展，国内对20CrMnTi系列圆钢的需求十分强盛。按中国汽车工业协会和中国齿轮专业协会的统计资料，2019年中国汽车产销量将达2800万辆，汽车齿轮钢材的消耗量约370万t左右，中国汽车产量平均每年以10％左右的速度增长，分析近年汽车行业产品构成，可以发现汽车行业增长最快的主要是重型载货车和轿车，随着轿车进入家庭步伐的加快，我国的汽车工业已进入高速发展阶段，车辆齿轮越来越成为齿轮钢材最重要的消费用户。

齿轮钢使用覆盖面较广，主要应用于轿车、货车、农用车、摩托车等车辆齿轮制造使用，此外，工程机械齿轮使用也较大。20CrMnTi圆钢作为我国开发的齿轮钢主体钢种，该钢种的主要元素Cr、Mn为我国富有元素，价格低廉，生产成本低，晶粒长大倾向小，因此该钢种在我国齿轮行业中的主导地位多年来难以动摇。

20CrMnTi属于低碳合金钢，该钢具有较高的机械性能，在渗碳淬火低温回火后，表面硬度为HRC58-62，芯部硬度为HRC 30～45。20CrMnTi的工艺性能较好，锻造后以正火来改善其切削加工性。此外，20CrMnTi还具有较好的淬透性，由于合金元素钛的影响，对过热不敏感，故在渗碳后可直接降温淬火,且渗碳速度较快，过渡层较均匀，渗碳淬火后变形小。适合于制造承受高速中载及冲击、摩擦的重要零件，因此根据齿轮的工作条件选用20CrMnTi钢是比较合适的。经过910-940℃渗碳，870℃淬火，180-200℃回火后机械性能的抗拉强度≥1100Mpa、屈服强度≥850Mpa、延伸率≥10％、断面收缩率≥45％，冲击韧性≥680，硬度为HRC 58-62。

20CrMnTi圆钢一般按国家标准GB/T3077-2015合金结构钢的相关技术要求进行生产交货，该标准要求20CrMnTi圆钢在供货状态为退火或高温回火时布氏硬度不大于HB217，但在实际生产中，考虑工序及成本因素，圆钢多为热轧态生产供货(接近于正火态)，即轧制完成后通过冷床进行自然冷却，不进行退火或高温回火，在轧后圆钢的组织和硬度的控制方面手段非常有限，小规格的20CrMnTi圆钢(一般为≤Φ50mm)由于冷床冷却速度快，钢中发生贝氏体或马氏体组织转变，圆钢的硬度从HB200～HB220上升到HB240～HB300。

20CrMnTi圆钢在用户处的使用工艺一般为：圆钢→剪切或锯切下料→加热→冲压→热处理，用户使用过程中的第一道工序为根据不同工件所需下料尺寸进行剪切或锯切下料，因此，对于硬度高的20CrMnTi圆钢，下料时会造成崩口(或称“缺肉”)等缺陷，此类下料件无法进行后续的冲压成形，从而造成废品，另外，高硬度的圆钢使机具损耗增加。总之，硬度高的20CrMnTi圆钢因废品增加，机具损耗增加、加工效率低下，严重影响用户使用。

自从20CrMnTi圆钢开发生产以来，接到用户硬度偏高方面的投诉最多，并因此产生多起质量异议，经过统计分析，硬度超过HB240后，会使用户使用时下料加工困难，圆钢的组织中有贝氏体或马氏体出现。